Устройство процессора

«Мозгом» персонального компьютера, а также практически любого цифрового устройства, является микропроцессор, или центральный процессор — CPU (англ.Central Processing Unit, дословно — центральное вычислительное устройство)). Микропроцессор выполняет вычисления и обработку данных осуществляемых в компьютерах, и, как правило, является самой дорогостоящей микросхемой компьютера.

cpu

Процессоры можно классифицировать по двум основным параметрам: разрядности и быстродействию. Быстродействие процессора — довольно простой параметр. Оно измеряется в мегагерцах (МГц); 1 МГц равен миллиону тактов в секунду. Чем выше быстродействие, тем лучше. Разрядность процессора — параметр более сложный. В процессор входит три важных устройства, основной характеристикой которых является разрядность:

  • шина ввода и вывода данных;
  • шина адреса памяти;
  • внутренние регистры.

Шина ввода и вывода данных

Шина данных микропроцессора представляет собой набор соединений (линий, выводов) для передачи или приема данных. Чем больше сигналов одновременно поступает на шину, тем больше данных передается по ней за определенный интервал времени и тем быстрее она работает. Чем больше линий (соединений), тем выше разрядность. Увеличение разрядности позволяет повысить производительность.

Данные в компьютере передаются в виде цифр (в двоичной форме — набор «единиц» и «нулей») через одинаковые промежутки времени. Для передачи единичного бита данных в определенный временной интервал посылается сигнал напряжения высокого уровня (около 5 В), а для передачи нулевого бита данных — сигнал напряжения низкого уровня (около 0 В).

Чем больше линий, тем больше битов можно передать за одно и то же время. Современные процессоры типа Pentium имеют 64-разрядные внешние шины данных. Это означает, что процессоры Pentium, включая Pentium 4, Athlon и даже Itanium, могут передавать в системную память (или получать из нее) одновременно 64 бит данных.

Шина адреса памяти
Шина адреса также представляет собой набор проводников (линий, выводов), только по ним передается адрес ячейки памяти, в которую или из которой пересылаются данные. Как и в шине данных, по каждому проводнику передается один бит адреса, соответствующий одной цифре в адресе. Увеличение количества проводников (разрядов), используемых для формирования адреса, позволяет увеличить количество адресуемых ячеек. Разрядность шины адреса определяет максимальный объем памяти, адресуемой процессором.

Внутренние регистры
Количество битов данных, которые может обработать процессор за один прием, характеризуется разрядностью внутренних регистров. Регистр — это, по существу, ячейка памяти внутри процессора; например, процессор может складывать числа, записанные в двух различных регистрах, а результат сохранять в третьем регистре. Разрядность регистра определяет количество разрядов обрабатываемых процессором данных, а также характеристики программного обеспечения и команд, выполняемых чипом.

Во всех современных процессорах внутренние регистры являются 64-разрядными (но часто еще встречаются 32-разрядные). В некоторых процессорах разрядность внутренней шины данных (а шина состоит из линий передачи данных и регистров!) больше, чем разрядность внешней.  Такие процессоры  обычно являются более дешевыми вариантами исходных.

Если разрядность внутренних регистров больше разрядности внешней шины данных, то для их полной загрузки необходимо несколько циклов считывания.

В процессорах Pentium шина данных 64-разрядная, а регистры 32-разрядные. Это связано тем, что в этом процессоре для обработки информации служат два 32-разрядных параллельных конвейера. Pentium во многом подобен двум 32-разрядным процессорам, объединенным в одном корпусе, а 64-разрядная шина данных позволяет быстрее заполнить рабочие регистры.

Быстродействие процессора
Быстродействие компьютера во многом зависит от тактовой частоты задающего генератора, обычно измеряемой в мегагерцах(МГц) или гигагерцах(ГГц) . Она определяется параметрами кварцевого резонатора, представляющего собой кристалл кварца, заключенный в небольшой оловянный контейнер.

Важным факторм является то, что на выполнение каждой логической операции затрачивается определенное время. Наименьшей единицей измерения времени (квантом) для процессора как логического устройства является период тактовой частоты, или просто такт. На каждую операцию затрачивается минимум один такт. Различается и время, затрачиваемое на выполнение команд.

Различное количество тактов, необходимых для выполнения команд, затрудняет сравнение производительности компьютеров, основанное только на их тактовой частоте (т. е. количестве тактов в секунду). Почему при одной и той же тактовой частоте один из процессоров работает быстрее другого? Причина кроется в производительности.

Поэтому нельзя сравнивать производительность компьютеров в целом, основываясь только на тактовой частоте; необходимо принимать во внимание то, что на эффективность системы влияют и другие факторы.

Материалы по теме:

Что такое ультрабук?
Ультрабуки это новый класс портативных компьютеров, идея создания и продвижения которого принадлежит компании Intel. На основе этого класса устройств лежит очень простая идея:  это ...
Что такое смартфон?
Смартфон в переводе с английского означает "умный телефон", который вобрал в себя массу современных технических достижений. Но основным отличием смартфона от простого мобильного телефона, ...
ОЗУ
Оперативная память (оперативное запоминающее устройство ОЗУ) – важная составная часть компьютера, в которой хранятся программы и данные, используемые в работе. Это своеобразный конвейер, который ...
Как выбрать ноутбук?
К выбору ноутбука необходимо отнестись весьма серьезно. Во первых это достаточно дорогое удовольствие, во вторых он должен удовлетворять вашим требованиям как можно долгое время. ...
Что такое гаджеты?
Есть различные толкования термина гаджет. Само слово гаджет в переводе с английского (gadget) означает приспособление. В наше высокотехнологическое время гаджетами принято называть всякое цифровое ...
Вы можете оставить комментарий, или trackback с вашего сайта.

3 комментария к “Устройство процессора”

  1. […] Цифровая техника Комментариев нет Теги: компьютер […]

  2. Особенно хорошо, что на выполнение каждой логической операции затрачивается определенное время

  3. Жаник:

    Проверка отправки коммента!

Iamibs.org ruled the market of ED drugs

Оставить комментарий

Яндекс цитирования Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика